孔海民,懷 燕 ,陳一定,倪治華
(浙江省農業技術推廣中心,浙江杭州 3 10020)
耕地質量監測是我國《農業法》和《基本農田保護條例》賦予農業部門的重要職責之一。國內外的實踐表明[1-2],開展耕地質量長期定位監測、研究,是發展和建立耕地保護理論與制度、指導農業生產的重要基礎和依據。浙江省人多地少,“七山一水二分田”的省情決定了耕地后備資源十分匱乏。隨著浙江省工業化、城鎮化水平的進一步提高和人口持續增長,未來耕地面積減少的趨勢不可避免,人均占有耕地資源量將繼續下降,自然、人為因素對耕地保護沖擊力度持續增加,耕地質量堪憂,糧食安全、耕地保護面臨嚴峻挑戰。因此,重視耕地質量建設,落實耕地質量監測,實現耕地的科學管理,在相當長的時期內,都將是急待研究解決的課題。
浙江省耕地土壤監測工作始于1985年,當年開始建設2個監測點,之后于1986和1991年又相繼建立6個監測點,共建成8個國家級土壤定位監測點,涉及5個縣 (市、區)8個土種。1997年,根據全國農技中心安排,浙江省國家級監測點進行了適當調整,從8個點減少至4個點,在保留原有衢州市十里豐農場2個監測點的基礎上,新設置了黃巖區、秀洲區2個監測點。2002年起,由于城市建設等因素,秀洲區及衢州十里豐農場3個監測點相繼退出,僅保留臺州市黃巖區監測點。2008年,新增杭州市西湖區1個土壤長期定位監測點,目前浙江省共承擔2個國家級監測點。自2007年起,根據“一點多能、綜合應用、分級管理、以縣為主”的浙江省監測體系建設規劃綱要,依托標準農田質量提升試點工程實施,在全省11個市70多個縣共分批扶持建立233個省級耕地質量監測點。
現有的耕地質量監測點在設置上充分考慮到不同地力等級、土壤類型和種植制度的差異。監測點土壤類型涉及紅壤、黃壤、紫色土、石灰巖土、潮土、濱海鹽土、水稻土等7個土類50余個土種,涵蓋了水稻、油菜、麥、蔬菜、茶葉、水果、綠肥等主要作物和不同種植制度。
浙江省耕地質量監測工作嚴格按照 NY/T 1119—2006土壤監測規程[3]實施。通過田間小區試驗、土壤化驗、植株分析、大田田間作業記載等來探析土壤理化性狀和土壤肥力的變化規律,以及作物的施肥效應等。
根據監測點的種植制度不同,可分為水田監測點和旱地監測點。水田監測點按照施肥方式不同設置不施肥區、常規施肥區、測土配方施肥區、測土配方+有機肥施肥區4個小區處理;旱地監測點設置不施肥區、常規施肥區、測土配方+有機肥施肥區3個小區處理,其中果園、蔬菜地不設無肥區處理。
在監測點設立時,采集立地條件和農業生產概況,包括氣象調查、地形、坡度、排灌條件、種植制度等基本情況,并挖掘觀測土壤剖面,采集剖面構型、理化性狀等相關信息。監測點每年監測記錄田間作業情況、作物產量與養分吸收量、施肥情況和土壤理化性狀等,每5年監測一次土壤微量元素、重金屬元素、耕層厚度等。
土壤有機質含量采用重鉻酸鉀滴定法測定,土壤全氮量測定采用硫酸-硫酸鉀-硫酸銅消煮蒸餾滴定法,土壤有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定,土壤速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度計法測定;pH采用酸度計法測定。
2013年,浙江省監測范圍內耕層土壤有機質平均含量為30.21 g·kg-1,其中水田土壤平均有機質含量為34.58 g·kg-1,高于旱地土壤的有機質平均含量27.67 g·kg-1。從有機質含量頻率分布 (圖1)來看,水田土壤有機質含量多集中在20~40 g·kg-1,旱地土壤有機質含量以10~20 g·kg-1所占比例最大。
從2009-2013年土壤有機質變化趨勢 (圖2)來看,浙江省耕層土壤有機質總體呈上升趨勢。水田土壤有機質含量由2009年的29.41 g·kg-1上升到2013年的34.58 g·kg-1,增加了5.17 g·kg-1,平均每年上升1.03 g·kg-1;旱地土壤有機質含量由2009年的20.77 g·kg-1上升到2013年的27.67 g·kg-1,增加了6.9 g·kg-1,平均每年上升1.38 g·kg-1。土壤有機質含量的提升得益于近年來沃土工程、土壤有機質提升、標準農田質量提升等項目的帶動,鼓勵使用有機肥的宣傳引導也增強了農民地力培肥、增施有機肥的意識,增加了有機肥的施用量,有利于土壤有機質的轉化積累。
圖1 土壤有機質含量頻率變化分布
圖2 土壤有機質含量2009-2013年變化趨勢
2013年,浙江省監測范圍內耕層土壤全氮平均含量為1.93 g·kg-1,其中水田土壤全氮含量為1.96 g·kg-1,略低于旱地土壤2.02 g·kg-1的平均水平。從全氮含量頻率分布 (圖3)來看,水田土壤全氮含量大部分集中在1~3 g·kg-1,3 g·kg-1以上比例較少;旱地土壤全氮含量多集中在1~2 g·kg-1。
從2009-2013年土壤全氮變化趨勢 (圖4)來看,水田土壤全氮含量變化平穩,在1.88~1.96 g·kg-1區間內略有起伏;旱地土壤全氮含量總體有上升趨勢,2009年為1.44 g·kg-1,2013年為2.02 g·kg-1,上升了0.58 g·kg-1,平均每年上升約0.12 g·kg-1。水田主要以水稻、麥、油菜等糧油作物為主,施肥相對簡單,施肥量較為固定,所以土壤全氮量年際間變化不大。旱地種植作物較為多樣,以經濟作物為主,復種指數高,每年的肥料重復投入量大,易造成養分積累,近幾年有上升趨勢。
2013年,浙江省監測范圍內耕層土壤有效磷平均含量為34.79 mg·kg-1,其中,旱地土壤有效磷平均含量為101.08 mg·kg-1,高于水田土壤有效磷28.45 mg·kg-1的平均水平。從有效磷含量頻率分布 (圖5)來看,水田土壤有效磷含量大多數都在40 mg·kg-1以下,屬于相對缺乏水平,占總量的86%;而旱地土壤有效磷含量大部分在40 mg·kg-1以上,占60%,其中高于100 mg·kg-1,達到極豐富水平的占到35%。
圖3 土壤全氮含量頻率變化分布
圖4 土壤全氮含量2009-2013年變化趨勢
從2009-2013年間土壤有效磷含量的變化趨勢 (圖6)可以看出,2009-2012年水田土壤有效磷有累積上升的趨勢,由2009年的21.01 mg·kg-1上升到2013年的28.45 mg·kg-1,增加了7.44 mg·kg-1,平均每年上升1.49 mg·kg-1。旱地因所種植作物不固定,年際間差異較大,總體上歷年旱地土壤有效磷含量均高于水田,五年間平均含量在62.87 ~101.08 mg·kg-1。
圖5 土壤有效磷含量頻率變化分布
圖6 土壤有效磷含量2009-2013年變化趨勢
2013年,浙江省監測范圍內耕層土壤速效鉀平均含量為86.58 mg·kg-1,其中,水田土壤速效鉀平均為70.62 mg·kg-1,大幅低于旱地土壤速效鉀152.67 mg·kg-1的平均水平。從速效鉀含量頻率分布 (圖7)來看,水田普遍缺鉀,速效鉀含量低于80 mg·kg-1的占69%;旱地則呈兩極分化,缺鉀和富鉀并存,缺鉀 (≤80 mg·kg-1)的占1/3以上,相對富余的 (>150 mg·kg-1)占近1/2。
從2009-2013年土壤速效鉀含量的變化趨勢(圖8)可以看出,水田土壤速效鉀有下降趨勢,從2009年的88.31 mg·kg-1下降到2013年的70.62 mg·kg-1,下降了17.69 mg·kg-1;旱地土壤速效養分年際間變化較大,五年間土壤速效鉀含量在96.19~161.03 mg·kg-1起伏變化。
圖7 土壤速效鉀含量頻率變化分布
圖8 土壤速效鉀含量2009-2013年變化趨勢
2013年,浙江省監測范圍內耕層土壤pH平均為5.24,呈酸性反應。其中,水田土壤平均pH為5.31,旱地為4.74。從頻率分布來看 (圖9),水田大部分為pH在4.5~6.5的酸性、微酸性土壤,中性和微堿性土壤也占一定比例;旱地土壤除微酸性、酸性土壤外,強酸性土壤占比也較高。
2009-2013年浙江省監測點土壤pH平均值在5.61~5.79,年際間變化不大。
圖9 土壤pH頻率變化分布
耕地質量長期定位監測是一項長期性、連續性的工作,時間越長,數據受短期干擾因素的影響越小,越能反映出地力變化的一般規律。浙江省監測點在建設之初充分考慮了氣候條件、土壤類型、區域分布、種植制度等,具有合理的分布和代表性。但近年來,一方面由于規劃建設等原因,部分監測點被占用或遷移,使得監測點的長期性得不到保障;另一方面由于部分地區種植結構調整,監測點雖然存在,但種植制度和土地利用類型等發生變化,致使監測點的代表性下降。據此建議嚴格依法辦事,加強耕地質量監測點的保護力度,規劃建設要盡量避開占用、挪用監測點,新建或補建的監測點選址應著眼長遠,在兼顧代表性的同時,要求監測點必須建設在標準農田保護區內,避免短期內被占用的可能。在種植結構調整的地區,應隨立地主導產業的發展,重新規劃調整監測點上的種植制度和作物類型,適應當地調整變化,保持監測點的代表性。
浙江省監測點所監測內容非常豐富,不但詳細記錄了每季的種植作物種類和品種、田間管理、產量,而且對于施肥信息、土壤養分含量、植株帶出養分量等都有檢測,對于分析年度產量、施肥等的變化和影響,指導當地農業生產都有很強的研究價值。建議建立耕地質量年度監測報告制度,相關職能部門切實做好監測數據的分析總結,提出針對性的指導意見,服務于當地農業生產,指導施肥和地力培肥等。
根據耕地質量監測揭示的土壤理化現狀和近幾年土壤養分變化規律,分類別、分區域實施不同地力培肥措施,提高耕地質量。一是繼續加強推廣有機肥應用,保持和提高土壤有機質含量。近年來,隨著項目帶動和政策引導,農民地力培肥、增施有機肥的意識不斷增強,有機肥的施用量增加,不管水田還是旱地,土壤有機質含量總體上有上升的趨勢。今后,要繼續大力推廣有機肥應用,扶持和引導商品有機肥產業發展,這不僅有助于保持和提高土壤有機質含量,培肥土壤,也有利于農業秸稈、畜禽廢棄物的處理處治和資源化利用等,對于保護農業生態環境有積極的作用。二是推廣測土配方施肥,平衡供應作物養分。浙江省耕地土壤各項養分指標存在盈虧不平衡的現象,如水田和旱地都有不同程度的有效磷積累,但水田的速效鉀含量又較低,存在鉀素虧缺等現象,這是由于農民科學施肥意識欠缺,習慣用三元復合肥作底肥,后期注重氮肥投入,忽視鉀肥應用等的不合理施肥所致。因此,要加大測土配方施肥技術的推廣普及,提高專用配方肥的應用率,合理施肥,平衡供應作物養分。三是防治土壤酸化,合理利用耕地。由酸堿度現狀可以看出,浙江省土壤普遍呈酸性反應,特別是旱地,強酸性土壤占有較大比例,要特別注意土壤酸化的防治,一方面合理施用生石灰,提高土壤pH;另一方面增加使用有機肥,減少化肥的使用,避免因化肥使用過量而引起的土壤酸化,同時注重水旱輪作等。
[1] 李奕志,李立強,孔祥斌,等.美國國家資源清單及其對中國耕地質量動態監測的啟示 [J].中國土地科學,2014(7):82-89.
[2] 馬建輝,吳克寧,趙華甫,等.我國耕地質量監測指標體系的構建 [J].廣東農業科學,2013,39(21):74-78.
[3] NY/T 1119—2006.土壤監測規程 [S].